当一个文件被多个进程或者多个线程同时操作时，会不会出现内容交错的现象。例如一个进程向文件写入“AAAA” ，使用语句（write( fd,  "AAAA",  4);），另一个进程向文件写入“BBBB”，语句为（write ( fd,  "BBBB",  4);）。那么最终文件的内容会不会出现“AABBBBAA” 的情况呢？这就涉及到write函数是否是原子操作的问题了。

如果write函数是原子操作，也即写入期间不允许进程或者线程的切换，那么就不会出现上面的情况，最终文件里的内容只可能为“AAAABBBB”， “BBBBAAAA”，“BBBB”， “AAAA”，这四种情况。你可能会感到奇怪，前面两种输出还好理解，后面是什么情况？这就与write函数的写入过程有关了，write分为定位和写入两个阶段，定位操作指定内容写入文件的位置（如 “起始”，“末尾”，或是中间某一位置 ，还记得lseek这个函数吧，它就是完成定位操作的）。试想这样一种情况，第一个进程定位完成后（pos=0），时间片结束，OS切换到第二个写入进程，该进程完成了所有操作后（pos=4）再还给第一个进程操作，由于第一个进程已经完成定位操作，现在开始写入，这样就会覆盖掉前面写的内容，导致出现上面的情况。那么如何解决这个问题呢？......嗯，还记得O_APPEND这个参数吗？它就是用来解决这个问题的，它使得定位与写入成为原子操作，也即每次写入的时候都定位到文件的末尾，然后完成写操作，中间不允许打断。这在打印log日志中可是非常好用哩！！！

如果write不是原子操作，那情况就非常复杂了，因为write可能会随时被打断，写入文件的内容就千奇百怪了。这样我们也就只能借助文件锁（多进程情形）或互斥锁（多线程情形），来解决文件写入问题了。当然文件锁和互斥锁都非常耗资源，而且效率较低，不推荐用这种锁机制。好在大多数的unix和linux都将write设计为原子操作，但这只限于文件，对于管道（pipe），套接字（socket），FIFO 又应当别论了。详情，请参考下面的这篇博文。http://os.51cto.com/art/201108/285324.htm

好了，一番没有例证的空谈都是无力的，下面我们就用代码测试write在多进程和多线程下是否是原子操作，以及在以上环境下，Log日志操作方法该如何设计。我的环境为：Linux CentOS 6.3  内核版本：2.6.32-279.el6.i686

1. #include<unistd.h>
2. #include<string.h>
3. #include<stdlib.h>
4. #include<fcntl.h>
5. #include<stdio.h>
7. #define FILE_NAME "demo.txt"
8. #define CONSOLE "/dev/tty"
9. #define err_exit(m) {perror(m); exit(1);}
11. int main(){
12. int fd;
13. /************************参数说明如下：***********************************
14. *O_RDWR 对文件的操作权限，可读可写操作
15. *O_CREAT 如果文件不存在就新建该文件，用于记录写入内容；后面的0644设定文件的进入权限
16. *O_TRUNC 每次打开文件的时候都清空文件原先的内容
17. *O_APPEND 设定定位与写入操作的原子性，每次写入都追加到文件末尾
18. ***********************************************************************/
19. fd = open(FILE_NAME, O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC | O_APPEND , 0644);
20. if(fd == -1) err_exit( "open error");
21. int pid;
22. char buf[ 4194304]; //设定一个很大的数组4096*1024，测试其他进程是否可以打断该操作。
23. memset(buf, 'a', 4194303); //将该数组的内容设定为"aaaaaaa...\n",方便我们观测。
24. memset(buf+ 4194303, '\n', 1);
25. if((pid = fork()) < 0) err_exit( "fork error");
26. //利用fork产生子进程，共享同一个文件句柄，可以实现多进程的情形。
27. if(pid == 0){
28. int i = 0;
29. for(; i < 10; i++){
30. write(fd, buf, 4194304);
31. }
32. } else if(pid > 0){
33. int i = 0;
34. for(; i < 100; i++){
35. write(fd, "bbb\n", 4);
36. }
37. wait( -1); //等待子进程结束，防止僵尸进程的出现；
38. }
39. if(close(fd) == -1) err_exit( "close error");
40. return 0;
41. }

1. #include<unistd.h>
2. #include<string.h>
3. #include<stdlib.h>
4. #include<fcntl.h>
5. #include<stdio.h>
7. #define FILE_NAME "demo.txt"
8. #define CONSOLE "/dev/tty"
9. #define err_exit(m) {perror(m); exit(1);}
10. int fd; //设置成全局变量，方便下面的程序访问
11. int main(){
12. /************************参数说明如下：***********************************
13. *O_RDWR 对文件的操作权限，可读可写操作
14. *O_CREAT 如果文件不存在就新建该文件，用于记录写入内容；后面的0644设定文件的进入权限
15. *O_TRUNC 每次打开文件的时候都清空文件原先的内容
16. *O_APPEND 设定定位与写入操作的原子性，每次写入都追加到文件末尾
17. ***********************************************************************/
18. fd = open(FILE_NAME, O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC | O_APPEND , 0644);
19. pthread_t pth1, pth2, pth3, pth4;
20. char buf[ 4194304];
21. void write_block(void *);
22. memset(buf, 'a', 4194302); //设定一个很大的数组4096*1024，测试其他进程是否可以打断该操作。
23. memset(buf+ 4194302, '\n', 1); //将该数组的内容设定为"aaaaaaa...\n",方便我们观测。
24. memset(buf+ 4194303, '\0', 1); //当然最后以0结尾，因为下面的函数用到strlen方法。
25. pthread_create(&pth1, NULL, write_block, buf);
26. pthread_create(&pth2, NULL, write_block, "bbbb\n");
27. pthread_create(&pth3, NULL, write_block, "cccc\n");
28. pthread_create(&pth4, NULL, write_block, "dddd\n");
29. pthread_join(pth1, NULL);
30. pthread_join(pth2, NULL);
31. pthread_join(pth3, NULL);
32. pthread_join(pth4, NULL);
33. return 0;
34. }
35. void write_block(void* buf){
36. int i = 0;
37. int len = strlen(buf);
38. for( ; i < 10; i++){
39. write(fd, buf,len);
40. }
41. }

最后如果你想完成打印log日志的操作，可以将要打印的内容放入到一个buf中，最后一次调用write方法，这样就可以让输出的内容不会交错，便于查看内容。如果你想达到格式化输出的效果，可以使用sprintf函数，它与printf的用法是一样的，只是多个（char* buf ）参数，最后将内容打印到buf中而不是屏幕上。我不建议分几次调用write方法，这样会怎加系统开销，因为系统会在内核和用户程序间来回切换。